Démarche et dispositif expérimental

La démarche expérimentale s’inscrit dans une démarche de conception et d’évaluation de systèmes de culture à différentes échelles de travail (Figure I.12). L’originalité de la démarche est d’imbriquer deux approches, celle de la conception « de novo », basée sur une conception de systèmes en rupture par rapport à l’existant, et celle de la conception « step by

step » qui vise une amélioration progressive des systèmes basée sur une évaluation à

différentes étapes permettant des ajustements en continu des systèmes (Meynard et al., 2012 ; Husson et al., sous presse).

Dans le cadre de cette thèse, la majeure partie des expérimentations et des prélèvements ont été réalisés à l’échelle du site contrôlé (étape 1, Figure I.12), et dans une moindre mesure (uniquement pour les analyses spectrales) à l’échelle du réseau de fermes et de parcelles pilotes (étape 2).

3.2.1 Site expérimental de Ban Poa

Le site expérimental de Ban Poa (Lat. 19°33’N, Long. 102°59’E) se situe dans la partie occidentale de la Plaine des jarres, dans le district de Poukhout. Ce site a été créé en 2007 avec pour triple objectifs : i) de concevoir et d’évaluer des systèmes de production permettant une mise en valeur agricole durable de la zone, ii) de sensibiliser/former les partenaires du développement aux principes de l’agriculture de conservation, et iii) de produire/maintenir des collections diverses de matériel végétal (cultures alimentaires, fourragères ; plantes de couverture ; PROSA, 2007).

Les sols sur le site sont des Oxisols (classification USDA) dont la teneur en argile décroit graduellement de la partie supérieure (sols argileux) à la partie inférieure (sols sableux limoneux) du site (Figure I.13). Une rotation triennale de riz (Oryza sativa L.), maïs (Zea

mays L.), et soja (Glycine max (L.) Merr.) a été initiée sur ce site en 2008, suivant 4 modalités

de systèmes de culture (3 systèmes SCV et 1 système labour) et 3 niveaux de fertilisation (modéré à élevé) (Tableau I.3).

Tableau I.3 Facteurs et modalités étudiées dans la matrice expérimentale. Culture principale:

riz cv. Sebota1, maïs hybride LVN10, soja cv. Asca. Plantes de couverture: Ec, petit mil (Eleusine coracana Gaern); Cc, pois d’Angôle (Cajanus cajan); stylo, luzerne du Brésil (Stylosanthes guianensis cv. CIAT 184); Av, Avena sativa L.; Sar, sarrazin (Fagopyrum

esculentum Moench); ruzi, Brachiaria ruziziensis. Fertilisation: N apporté sous forme d’urée

(46% N), P2O5 sous forme de thermophosphate (16% P2O5, 28% CaO, 18% MgO) et K2O sous forme de KCl (60% K₂O).

Facteur ^Modalités Nb Description Culture

principale ^{3 Riz, maïs ou soja}

Système de culture ⁴

Rotation triennale de riz, maïs et soja conduit sous itinéraire:

▪ Conventionnel labour (Lab): labour chaque année aux disques (larges puis offset)

x enfouissement des résidus de récolte x pas de couverts associés

▪ Semis direct sous couvert végétal (SCV1, SCV2 et SCV3): zéro labour x couverture

maximale des sols x plantes de couverture associées avant et avec les cultures princip. : - Avant (2007): Ec + Cc, Ec + stylo, et ruzi + Cc pour SCV1, SCV2 et SCV3 respecti. - En association avec le riz: stylo pour les 3 systèmes SCV

- En association avec le maïs: Ec + Cc, stylo, et ruzi pour SCV1, SCV2 et SCV3 - En succession du soja: Av + Sar pour les 3 systèmes SCV

Fertilisation annuelle ³

- F1 : 60-80-60 kg.ha^-1 de N-P2O5-K2O (N limité à 32 kg.ha^-1 pour le soja)

- F2 : 120-160-120 kg.ha^-1 de N-P2O5-K2O (N limité à 32 kg.ha^-1 pour le soja)

- F3 : F2 pendant les 2 premières années; F1, par la suite

Tableau I.4 Localisation et détail des activités testées sur le réseau de fermes et de parcelles

pilotes. Essais : Ruzi, semis direct de B. ruziziensis ; Briz, semis direct de B. brizantha cv Marandu ; Riz, semis direct de riz local (Krao Chao Lao Soung) en rotation avec une légumineuse fourragère (Stylosanthes guianensis cv CIAT 184)

^Village

Coordonnées géographiques (WGS 84) Essais (nb) Latitude Longitude Altitude (m) Ruzi Briz Riz

1 Viengxay 19°34’N 103°21’E 1169 1 1

2 _Khay 19°34’N 103°21’E 1159 2 2

3 Latbouak 19°35’N 103°15’E 1133 1 1

4 _Leng 19°30’N 103°11’E 1098 1

5 Xoy Nafa 19°31’N 103°12’E 1105 1 1 1

6 _Khangpeung 19°29’N 103°10’E 1100 2 7 Pienglouang 19°31’N 103°04’E 1042 1 1 8 Poa 19°33’N 102°59’E 1124 1 1 9 _Sixou 19°22’N 103°02’E 1103 1 1 10 My1 19°24’N 103°07’E 1095 1 2 11 _My2 19°25’N 103°06’E 1093 2 2 3 12 Latsen 19°01’N 103°01’E 1076 1 1 TOTAL 15 11 6

Le choix de la rotation et des espèces assolées répondent aux contextes agraires local et régional : comme dans beaucoup d’autre pays d’Asie du Sud Est, le riz est la base des systèmes alimentaires et l’autosuffisance en riz, la clef de voute des systèmes de production (Chazée, 1998 ; Erout et Castella, 2002) ; le maïs dur, cultivé pour l’alimentation animale, est devenu la principale culture provinciale de la province avec des surfaces passant de 4000 ha en 2003 à plus de 15000 ha en 2007 (PAFO, 2008) ; le soja est une culture secondaire, moins fréquente dans les systèmes de production traditionnel (cultivée principalement par l’ethnie Hmong) ; elle a cependant été introduite dans la rotation compte tenue de la forte demande des pays voisins (notamment au Vietnam).

Le choix des espèces principales, mais surtout celui des espèces secondaires (plantes de couvertures associées) répond également à une logique agronomique : ces espèces ont été sélectionnées selon leur tolérance à l’acidité et la toxicité aluminique, sur la base de la littérature existante (Horne and Stur, 1999 ; Hédé et al., 2001 ; Séguy et al., 2001 et 2006) et d’essais agronomiques locaux antérieurs (PRONAE 2004-2006).

Les niveaux de fertilisation minérale annuels (Tableau I.3) ont été calculés selon les niveaux de rendements en grains attendus (principe de compensation des exportations minérales) et des objectifs de correction des déficiences minérales des sols (correction rapide ou progressive). Le niveau F1 représente un niveau de fertilisation modéré sensé compenser les exportations azotées (N) des cultures céréalières (objectif de rendement en grains de 2 à 4 Mg.ha-1 de riz ou de maïs, avec 12 à 16 kg de N exportés par tonne de grains ; CIRAD-GRET, 2002), et compenser les exportations en potassium (K) liées à la culture du soja (objectif de rendement grains de 2 à 2,5 Mg.ha-1 de soja, avec environ 23 kg de K₂0 exportés par tonne de soja ; CIRAD-GRET 2002). Le niveau supérieur de fertilisation F2 est supposé permettre des niveaux de rendement en grains supérieurs (rendement potentiel des espèces cultivées), et des balances positives en N et K dans les sols. Tous les traitements ont par ailleurs reçu un amendement initiale de 2 Mg ha^-1 de calcaire broyé (production locale, broyats tamisés à 2mm, 27% de CaO selon des analyses réalisées en 2007 au CIRAD sur un échantillon composite) afin de corriger l’acidité des sols et de limiter la saturation aluminique. Des applications au sol de souffre (30 kg ha^-1, 99.5 % S), de sulfate de manganèse (20 kg ha^-1, 25% Mn), de sulfate de zinc (20 kg ha^-1, 25% Zn) et de Bore (10 kg ha^-1, 15% Bo) ont également été réalisées au démarrage des essais pour corriger les déficiences minérales observées en foliaire sur des essais agronomiques précédents (PRONAE, 2004-2006). Les amendements minéraux ont été enfouis dans le traitement conventionnel labour et épandues à la surface du sol dans les traitements SCV.

Le détail des itinéraires techniques (types et périodes de préparation parcellaire, outils et modalités de semis, périodes et modalités de récolte) est présenté dans le chapitre 2, section

material and method.

Le dispositif statistique utilisé est un dispositif en split-split plot, avec le facteur « culture principale » en sous bloc (3 modalités : riz, maïs, soja, les trois cultures étant systématiquement assolées chaque année pour pallier la variabilité interannuelle), le facteur « système de culture » (4 modalités) en sous-sous bloc et le facteur « fertilisation » (3 modalités) en parcelle élémentaire, avec 3 répétitions de 900 m² (20x45 m) pour un total de 108 parcelles élémentaires (Figure I.13). Les deux-tiers des surfaces de ces parcelles élémentaires ont été utilisés pour de l’évaluation variétale (interaction génotypes – systèmes de culture). Les mesures effectuées et présentées dans ce travail ont été réalisées dans la partie centrale de ces parcelles élémentaires (sous bloc de 270 m2, 6x45 m), pour lesquelles les variétés (riz, soja) et hybride (maïs) ont été maintenues à l’identique durant les quatre années d’expérimentation (2008-2011).

3.2.2 Réseau de fermes et de parcelles pilotes

Des prélèvements complémentaires ont été réalisés dans 32 parcelles d’agriculteurs (réseau de parcelles pilotes) localisées dans 12 villages différents (Tableau I.4). Elles se partagent entre parcelles de pâturage amélioré installé en semis direct et destinées à des activités d’engraissement de jeunes bovins (26 parcelles), et des parcelles de culture SCV dans lesquelles des plantes de couvertures sont cultivées en précédent ou succession du riz (6 parcelles). Le détail des itinéraires techniques est proposé dans le chapitre 4, section material

and method.